2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)單元雙測近代物理A卷+含解析

第二十一單元近代物理

A卷新題基礎(chǔ)練

一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合

題目要求的

1.1932年，考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進(jìn)行人工核蛻變實驗，驗證了質(zhì)能關(guān)系的正確性。在實驗中,

鋰原子核俘獲一個質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的被原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€原子核，核反應(yīng)方程為

Be-?2X。已知;H、；Li、X的質(zhì)量分別為叫=L00728u、m2=7.01601u,=4.0015lu,

光在真空中的傳播速度為c,則在該核反應(yīng)中（）

A.質(zhì)量虧損Am=4.02178uB.釋放的核能△￡1=（%+”4-27%）。？

C.鍍原子核內(nèi)的中子數(shù)是5D.X表示的是氤原子核

2.某金屬在一束單色光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動能為紇，已知該金屬的逸出功為嘰,

普朗克常量為九根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)理論，該單色光的頻率〃為（）

3.中國繼2018年“東方超環(huán)”實現(xiàn)一億度運(yùn)行之后，更先進(jìn)的“中國環(huán)流2號”于2020年12月4日首次放

電成功，我國的托卡馬克技術(shù)又有了新的突破，正在引領(lǐng)全世界走向能源的圣杯一可控核聚變。核聚

變中，一種常見的核反應(yīng)方程為：：H+；H-?；“e+X+E（式中E為能量），則（）

EF

A.X是質(zhì)子，反應(yīng)后總質(zhì)量減少二B.X是中子，反應(yīng)后總質(zhì)量減少二

cc

c.X是中子，反應(yīng)后總質(zhì)量增加與D.X是質(zhì)子，反應(yīng)后總質(zhì)量增加二

cc

4.如圖所示是氫原子的能級圖，現(xiàn)有一群處于“=3的氫原子，能自發(fā)地輻射出三種不同頻率的光，則輻

射的光子能量最大為（）

nE/eV

00................................................0

4=0.85

3-------------------------1.51

2-------------------------3.4

1----------------------13.6

A.13.6eVB.12.09eVC.10.2eVD.3.4eV

5.物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生用a粒子轟擊金箔，研究a粒子被散射的情況，其實驗裝置如圖所示。關(guān)

于a粒子散射實驗，下列說法正確的是（）

a粒子源

A.大多數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)

B.a粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞

C.a粒子散射實驗說明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍

D.通過a粒子散射實驗還可以估計原子核半徑的數(shù)量級是10T°m

6.下列對圖中物理規(guī)律的描述，正確的是（）

剩余原子核數(shù)N與

氫原子分立原放射性原子核數(shù)

軌道示意圖原子核示意圖乂的比值

乙丙T

A.圖甲中，射入金箔沿②射出的大量粒子揭示原子的核式結(jié)構(gòu)

B.圖乙中，電子處于③軌道時電子的動能最大

c.圖丙中，相鄰的質(zhì)子尸間的核力大于質(zhì)子間的庫侖力

D.圖丁中，8個放射性原子核經(jīng)過3勾后一定剩下1個原子核

7.a、6兩種可見光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系如圖甲所示，圖乙為氫原子能級圖。

已知可見光的光子能量在L62eV至U3.1leV之間，下列說法正確的是（）

E/eV

0

-0.85

-1.51

-3.40

-13.6

乙

A.。光的波長比b光的小

B.單色光a的光子動量比單色光b的光子動量大

C.若。光是從〃=4躍遷到〃=2能級時發(fā)出的光，則6光是從〃=3躍遷到〃=2能級時發(fā)出的光

D.用E=12.8eV的電子去轟擊基態(tài)的氫原子，可以得到兩種可見光

二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目

要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分

8.研究光電效應(yīng)的電路圖如圖所示，單色光。照在陰極K,將滑片位置從左移到右的過程中，滑片移至

中點(diǎn)時電流表A剛好示數(shù)為零。而用另一束單色光b照射，當(dāng)滑片移到最右端時電流表A剛好示數(shù)為零，

則（）

A.。光的光子能量比較大

B.。光照射K,當(dāng)電流表示數(shù)為零時，將電源反向后，電流表一定有示數(shù)

C.。光在水珠中傳播的速度一定大于b光在水珠中傳播的速度

D.兩束光以相同的入射角從水中斜射入空氣，若出射光線只有一束，則一定是b光

9.1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進(jìn)一步推廣，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說。

在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個圖像中，下列說法正確的是（）

驗電器鋅板紫外線燈產(chǎn)"

亭（黃光）

一弱展光）

O

匕v/Hz-E

金屬的遏止電壓Uc光電子最大初動能瓦

觀察光電效應(yīng)光電流與電壓的關(guān)系與入射光頻率u的關(guān)系與入射光頻率丫的關(guān)系

圖1圖2圖4

A.圖1中，當(dāng)紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗電器帶負(fù)電

B.圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖像中可以看出，電壓相同時，光照越強(qiáng)，光電流越大，說明遏止電

壓和光的強(qiáng)度有關(guān)

C.圖3中，若電子電荷量用e表示，匕、匕、q已知，由4"圖像可求得普朗克常量的表達(dá)式為

D.圖4中，由光電子最大初動能心與入射光頻率□的關(guān)系圖像可知該金屬的逸出功為E或加。

10.如圖所示是氫原子的能級圖，一群處于激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)生躍遷，釋放出不同頻率的光子，利用這

些光子照射逸出功為2.25eV的金屬鉀，則下列說法正確的是（）

nE7eV

8-

5

4-0.54

3-0.85

-1.51

2

-3.4

1-mm------------------------------------13.6

A.要使處于某一激發(fā)態(tài)的一群氫原子能夠輻射出10種頻率的光子，只需用頻率為13.06eV的光子照射處

于基態(tài)的氫原子就可以實現(xiàn)

B.氫原子從高能級〃=5向低能級”=3躍遷時，向外輻射光電子的能量為0.97eV,電子繞原子核運(yùn)動的動

能減小

C.當(dāng)一群從"=4的能級的氫原子發(fā)生躍遷，釋放最大頻率的光子照射金屬鉀，能夠發(fā)生光電效應(yīng)，光電

子的最大初動能為10.5eV

D.當(dāng)一群從〃=4的能級的氫原子發(fā)生躍遷，釋放最大頻率的光子照射金屬鉀，能夠發(fā)生光電效應(yīng)，用該

光電子能夠使處于基態(tài)的氫原子從n=l能級躍遷到n=2能級

三、非選擇題：共6小題，共54分，考生根據(jù)要求作答

11.1956年李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，吳健雄用翳C。對此進(jìn)行了實驗驗證。次年,

李、楊兩人為此獲得諾貝爾物理學(xué)獎，胃C。的衰變方程是：^Co^Ni+^e+^e,其中江是反電子中微

子，它的電荷為零，靜止質(zhì)量被認(rèn)為是零。

(1)在上述衰變方程中，衰變產(chǎn)生的：Ni的核子數(shù)A是,核電荷數(shù)Z是。

(2)在衰變前界Co是靜止的，根據(jù)云室照片可以看出，衰變產(chǎn)物：Ni和的運(yùn)動徑跡不在同一條直線上,

如果認(rèn)為衰變產(chǎn)物只有：Ni和［e,那么衰變過程將違反守恒定律。

12.現(xiàn)代考古中可利用;4c的衰變規(guī)律測定古生物的年代，；4c衰變時放出______(填粒子符號)，并生

成新核;"N。如圖所示為放射性元素;4c的衰變規(guī)律的示意圖(縱坐標(biāo)一表示的是任意時刻放射性元素的

及0

原子數(shù)與=0時的原子數(shù)的比值)，則該放射性元素的半衰期是年。若從某次考古時發(fā)掘出來的

木材中，檢測到所含;4c的比例是正在生長的植物中的80%,則該木材距今約年。

13.如圖表示了氨-222的衰變規(guī)律。人為衰變前氨-222的質(zhì)量，根為f時刻氫-222的質(zhì)量。

氨-222的衰變規(guī)律

請討論:

(1)如圖的縱坐標(biāo)表示什么？

(2)剩余未衰變原子核數(shù)〃和圖中的7"有什么不同？兩者有什么關(guān)系？

(3)氮-222的半衰期是多少？經(jīng)過7.6d和11.4d,分別有多少氮-222發(fā)生了衰變？

部分放射性元素的半衰期

原子核半衰期

14p

6L5730a

nNa15h

a5.27a

7I8.04d

14.杯的放射性同位素靜止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)和a粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)立即衰變?yōu)殁櫤?/p>

并放出能量為0.097MeV的丫光子.已知：鎮(zhèn)Pu、和a粒子的質(zhì)量分為機(jī)PU=239.0521U、mu

27

=235.0439u和ma=4.0026u,lu=1.6605xl0-kg,衰變放出的光子的動量可忽略。

（1）寫出核反應(yīng)方程；

（2）將衰變產(chǎn)生的和a粒子垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的同一勻強(qiáng)磁場，求寶U和a粒子圓周運(yùn)動的

半徑之比；

（3）求a粒子的動能（只列關(guān)鍵步驟的式子，不要求準(zhǔn)確計算）。

15.原子激光制冷是一種利用激光使原子減速、降低原子溫度的技術(shù)。冷原子實驗中減速原子束流的塞

曼減速裝置如圖所示：一束與準(zhǔn)直后的原子束流反向傳播的單頻激光與原子發(fā)生散射，以達(dá)到使原子減

速的目的。原子和光子的散射后過程可理解為原子吸收光子、隨即各向同性地發(fā)射相同能量光子的過程。

單位時間內(nèi)一個原子散射光子的數(shù)目稱為散射速率是。當(dāng)原子的能級與激光頻率共振時，原子散射光子

的散射速率最大，減速效果最好。然而，在正常情況下，當(dāng)原子速度改變（被減速）后，由于多普勒效應(yīng),

原子與激光不再共振，造成減速暫停。塞曼減速裝置利用原子躍遷頻率會受磁場影響的特性（塞曼效應(yīng)：

原子的能級會受到外磁場影響，從而能級間躍遷所吸收的光的頻率也會受到外磁場的影響），利用隨空間

變化的磁場來補(bǔ)償多普勒效應(yīng)的影響，使原子在減速管中處處與激光共振，直至將原子減速至接近靜

止。

（D考慮被加熱到350℃的“OR原子氣體，問準(zhǔn)直后（假設(shè)準(zhǔn)直后原子只有一個方向的自由度）的原子的

方均根速率%是多少？

（2）激光與對應(yīng)的原子躍遷共振時，原子對光子的散射速率為「=5.00X1（）6ST。已知用于減速原子的激光

波長是670nm，問原子做減速運(yùn)動時的加速度。為多少？將具有方均根速率%的，。長原子一直被激光共振

減速至靜止所需的距離是多少？

（3）不考慮磁場的影響，試計算激光頻率應(yīng)該比原子靜止時的激光共振頻率減小多少才能與以方均根速

率%（向著光源方向）運(yùn)動的原子發(fā)生共振躍遷？

（4）已知在磁場的作用下，原子對應(yīng)的躍遷的頻率隨磁感應(yīng)強(qiáng)度變大而線性變?。ㄈ?yīng)）

為（3）=%（3=0）+/3式中，系數(shù)月二-L.OOxlOioHz/T。假設(shè)在準(zhǔn)直管出口處（zH^K原子以均方根速

率%朝激光射來的方向運(yùn)動，同時假設(shè)在準(zhǔn)直管出口處（z=0）的磁感應(yīng)強(qiáng)度5為0.為了使原子在減速管

中（直至原子減速至接近靜止）處處被激光共振減速，需要加上隨著離準(zhǔn)直管出口處距離Z而變化的磁場

來補(bǔ)償多普勒效應(yīng)的影響。試求需要加上的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B（Z）與Z的關(guān)系。己知普朗克常量

/?=6.626x103X,玻爾茲曼常量3=1.38x10-23J/K,單位原子質(zhì)量=1.66x10用kg。

16.類比是研究問題的常用方法，科學(xué)史上很多重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明往往發(fā)端于類比。

（1）一質(zhì)量為優(yōu)的人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑為廠。將地球視為質(zhì)量均勻分布的球體,

已知地球質(zhì)量為Af,萬有引力常量為G,

①求衛(wèi)星的速度大小v和動能線；

②若質(zhì)量分別為必和丐的質(zhì)點(diǎn)相距為廠時，它們之間的引力勢能的表達(dá)式為耳=-G-,求衛(wèi)星與地

r

球組成的系統(tǒng)機(jī)械能。

（2）在玻爾的氫原子理論中，質(zhì)量為機(jī)的電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑是量子化的，電子的

nh

mvr=——，

軌道半徑和動量必須滿足量子化條件2萬，式中/，是普朗克常量，r是軌道半徑，是電子在該軌道上

的速度大小，〃是軌道量子數(shù)，可以取1、2、3等正整數(shù)。已知電子和氫原子核的電荷量均為*靜電力

常量為左，根據(jù)上述量子化條件，類比天體系統(tǒng)證明電子在任意軌道運(yùn)動時系統(tǒng)能量表達(dá)式可以寫為

LA

卜,—____

""?2,其中A是與〃無關(guān)的常量。

第二十一單元近代物理

A卷新題基礎(chǔ)練

一、單項選擇題：本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合

題目要求的

1.1932年，考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進(jìn)行人工核蛻變實驗，驗證了質(zhì)能關(guān)系的正確性。在實驗中,

鋰原子核俘獲一個質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的鍍原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€原子核，核反應(yīng)方程為

；Li+；Hf*Bef2X。已知:H、；Li、X的質(zhì)量分別為叫=L00728u、m2=7.01601u,m3=4.0015lu,

光在真空中的傳播速度為c,則在該核反應(yīng)中（）

A.質(zhì)量虧損Am=4.02178uB.釋放的核能AE=（%+網(wǎng)-2:4）/

C.鍍原子核內(nèi)的中子數(shù)是5D.X表示的是氤原子核

【答案】B

【解析】CD.根據(jù)核反應(yīng)方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知方程為

Be-2；He

則z=4,A=8,被原子核內(nèi)的中子數(shù)是4,X表示的是氫核，故CD錯誤；

AB.核反應(yīng)質(zhì)量虧損為

Am=叫+%—2叫=0.02027〃

則釋放的核能為

AE=+m,—2%）c?

故A錯誤，B正確；

故選B。

2.某金屬在一束單色光的照射下發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動能為Ek，已知該金屬的逸出功為嘰,

普朗克常量為根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)理論，該單色光的頻率口為（）

A石卜網(wǎng)E-WEW

A.D.C.---k----0U.--k-+---0

hhhh

【答案】D

【解析】根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可知

初=嘰+線

解得該單色光的頻率為

h

故選D。

3.中國繼2018年“東方超環(huán)”實現(xiàn)一億度運(yùn)行之后，更先進(jìn)的“中國環(huán)流2號”于2020年12月4日首次放

電成功，我國的托卡馬克技術(shù)又有了新的突破，正在引領(lǐng)全世界走向能源的圣杯一可控核聚變。核聚

變中，一種常見的核反應(yīng)方程為：：H+；Hf：He+X+E（式中E為能量），則（)

A.X是質(zhì)子，反應(yīng)后總質(zhì)量減少rB.X是中子，反應(yīng)后總質(zhì)量減少r

Cc

C.X是中子，反應(yīng)后總質(zhì)量增加與D.X是質(zhì)子，反應(yīng)后總質(zhì)量增加與

c~c

【答案】B

【解析】設(shè)X的電荷數(shù)為無質(zhì)量數(shù)為y,根據(jù)核反應(yīng)過程電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，有

3+2=x+4,l+l=2+y

解得

x=l,y=0

所以，X是中子。由愛因斯坦的質(zhì)能方程，有

E=^mc2

可知，反應(yīng)后總質(zhì)量減少與F。

c~

故選B?

4.如圖所示是氫原子的能級圖，現(xiàn)有一群處于〃=3的氫原子，能自發(fā)地輻射出三種不同頻率的光，則輻

射的光子能量最大為（）

nE/cV

00

11rzz122rzz；0

4------------------------0.85

3------------------------1.51

2------------------------3.4

1--13.6

A.13.6eVB.12.09eVC.10.2eVD.3.4eV

【答案】B

【解析】一群處于〃=3的氫原子，向低能級躍遷時，從〃=3的能級躍遷到”=1的能級時，輻射光子能量最

大，為

￡=-1.51eV-（-13.6eV）=12.09eV

故選B。

5.物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生用a粒子轟擊金箔，研究a粒子被散射的情況，其實驗裝置如圖所示。關(guān)

于a粒子散射實驗，下列說法正確的是（）

A.大多數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)

B.a粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞

C.a粒子散射實驗說明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍

D.通過a粒子散射實驗還可以估計原子核半徑的數(shù)量級是10T°m

【答案】C

【解析】A.當(dāng)a粒子穿過原子時，電子對a粒子影響很小，影響a粒子運(yùn)動的主要是原子核，離核遠(yuǎn)則

a粒子受到的庫侖斥力很小，運(yùn)動方向改變小。只有當(dāng)（1粒子與核十分接近時，才會受到很大庫侖斥力，

而原子核很小，所以a粒子接近它的機(jī)會就很少，所以只有極少數(shù)大角度的偏轉(zhuǎn)，而絕大多數(shù)基本按直線

方向前進(jìn)，故A錯誤；

B.造成a粒子散射角度大的原因是受到的原子核的斥力比較大，不是由于它跟電子發(fā)生了碰撞，故B錯

誤;

C.a粒子散射實驗說明原子內(nèi)部很空曠，占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍,

故C正確;

D.通過a粒子散射實驗還可以估計原子核半徑的數(shù)量級是lO^m，故D錯誤。

故選C。

6.下列對圖中物理規(guī)律的描述，正確的是（）

0.5

0.25

0.12

剩余原子核數(shù)N與

氫原子分立原放射性原子核數(shù)

軌道示意圖原子核示意圖乂的比值

乙丙T

A.圖甲中，射入金箔沿②射出的大量粒子揭示原子的核式結(jié)構(gòu)

B.圖乙中，電子處于③軌道時電子的動能最大

C.圖丙中，相鄰的質(zhì)子P間的核力大于質(zhì)子間的庫侖力

D.圖丁中，8個放射性原子核經(jīng)過后一定剩下1個原子核

【答案】C

【解析】A.。粒子散射實驗中極少數(shù)a粒子的大角度偏轉(zhuǎn)說明原子核內(nèi)存在原子核，即在大角度偏轉(zhuǎn)應(yīng)為

軌跡③，故A錯誤；

B.由靜電力提供電子繞核圓周運(yùn)動的向心力有

,Qqv2

=m—

rr

可知r越小，電子的動能越大，即①得動能最大，故B錯誤；

C.核力是短程力，當(dāng)兩核子的距離很近時，合力很強(qiáng)，比質(zhì)子間的庫侖力強(qiáng)得多，足以克服庫侖力的排

斥最用，使得核子緊密靠在一起，故c正確；

D.半衰期是一個統(tǒng)計學(xué)概念，對大量原子核適用，對少數(shù)的原子核不再適用，所以8個放射性原子核經(jīng)

過3"后一定剩下多少原子核無法確定，故D錯誤。

故選Co

7.a、b兩種可見光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系如圖甲所示，圖乙為氫原子能級圖。

已知可見光的光子能量在1.62eV至U3.11eV之間，下列說法正確的是（）

E/eV

0

-0.85

1.51

-3.40

-13.6

甲乙

A.。光的波長比b光的小

B.單色光a的光子動量比單色光b的光子動量大

C.若。光是從”=4躍遷到〃=2能級時發(fā)出的光,則6光是從〃=3躍遷到”=2能級時發(fā)出的光

D.用E=12.8eV的電子去轟擊基態(tài)的氫原子，可以得到兩種可見光

【答案】D

【解析】A.根據(jù)

hv-W=eU

可知，頻率越大的截止電壓越大，所以。光的頻率比b光的小，根據(jù)

2=-

V

可知，頻率越大時波長越小，所以〃光的波長比。光的大，則A錯誤;

B.根據(jù)

h

可知，單色光〃的光子動量比單色光。的光子動量小，所以B錯誤；

C.根據(jù)

E=hv

因為“光的頻率比6光的小，則“光是從"=4躍遷到，=2能級時發(fā)出的光，則6光不可能是從〃=3躍遷

到〃=2能級時發(fā)出的光，所以C錯誤；

D.用E=12.8eV的電子去轟擊基態(tài)的氫原子，有

AE=￡，-4=-0.85-(-13.6)=0.75eV<0.80eV

可以躍遷到第四個能級，所以能得到兩種可見光，〃=4躍遷到〃=2,〃=3躍遷到〃=2,則D正確；

故選D。

二、多項選擇題：本題共3小題，每小題6分，共18分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目

要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分

8.研究光電效應(yīng)的電路圖如圖所示，單色光。照在陰極K,將滑片位置從左移到右的過程中，滑片移至

中點(diǎn)時電流表A剛好示數(shù)為零。而用另一束單色光b照射，當(dāng)滑片移到最右端時電流表A剛好示數(shù)為零，

則()

A.。光的光子能量比較大

B.。光照射K,當(dāng)電流表示數(shù)為零時，將電源反向后，電流表一定有示數(shù)

C.。光在水珠中傳播的速度一定大于〃光在水珠中傳播的速度

D.兩束光以相同的入射角從水中斜射入空氣，若出射光線只有一束，則一定是b光

【答案】BC

【解析】A.由題意可知。光的遏止電壓小于6光的遏止電壓，所以。光的光子能量較小，故A錯誤；

B.。光照射K,當(dāng)電流表示數(shù)為零時，K已經(jīng)發(fā)生了光電效應(yīng)，只是在反向電壓作用下使得光電子無法

到達(dá)陽極，此時將電源反向后，光電子可以到達(dá)陽極，電流表一定有示數(shù)，故B正確；

C.由于。光的光子能量比6光的光子能量小，所以a光的頻率比b光的頻率小，則水珠對6光的折射率

比對。光的折射率大，根據(jù)v=—

n

可知a光在水珠中傳播的速度一定大于b光在水珠中傳播的速度，故C正確；

D.根據(jù)sinC=L

n

可知。光的全反射臨界角比b光的全反射臨界角大，所以兩束光以相同的入射角從水中斜射入空氣，若出

射光線只有一束，則一定是。光，故D錯誤。

故選BCo

9.1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進(jìn)一步推廣，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說。

在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個圖像中，下列說法正確的是()

A.圖1中，當(dāng)紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗電器帶負(fù)電

B.圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖像中可以看出，電壓相同時，光照越強(qiáng)，光電流越大，說明遏止電

壓和光的強(qiáng)度有關(guān)

C.圖3中，若電子電荷量用e表示，匕、匕、q已知，由4”圖像可求得普朗克常量的表達(dá)式為

匕-匕

D.圖4中，由光電子最大初動能線與入射光頻率口的關(guān)系圖像可知該金屬的逸出功為E或/7%

【答案】CD

【解析】A.圖1中，當(dāng)紫外線照射鋅板時，鋅板失去電子而帶正電，驗電器與鋅板相連，所以也帶正電,

故A錯誤；

B.圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖像中可以看出，電壓相同時，光照越強(qiáng)，光電流越大，只能說明光

電流與光強(qiáng)的關(guān)系，而遏止電壓和光的強(qiáng)度無關(guān)，和入射光的頻率有關(guān)，故B錯誤；

C.光電子的最大初動能為

Ek=eUi=h(y1-vc)

解得

,U、e

n=—■——

匕一匕

故C正確；

D.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有

Ek=hv-W0

當(dāng)口=0時，有

E=W0

當(dāng)紜=。時，有

%=網(wǎng)

故D正確。

故選CDo

10.如圖所示是氫原子的能級圖，一群處于激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)生躍遷，釋放出不同頻率的光子，利用這

些光子照射逸出功為2.25eV的金屬鉀，則下列說法正確的是（）

nE/eV

8----------------1--------1-------1---------0

5

4-0.54

3-0.85

-1.51

-3.4

-13.6

A.要使處于某一激發(fā)態(tài)的一群氫原子能夠輻射出10種頻率的光子，只需用頻率為13.06eV的光子照射處

于基態(tài)的氫原子就可以實現(xiàn)

B.氫原子從高能級"=5向低能級〃=3躍遷時，向外輻射光電子的能量為0.97eV,電子繞原子核運(yùn)動的動

能減小

C.當(dāng)一群從〃=4的能級的氫原子發(fā)生躍遷，釋放最大頻率的光子照射金屬鉀，能夠發(fā)生光電效應(yīng)，光電

子的最大初動能為10.5eV

D.當(dāng)一群從w=4的能級的氫原子發(fā)生躍遷，釋放最大頻率的光子照射金屬鉀，能夠發(fā)生光電效應(yīng)，用該

光電子能夠使處于基態(tài)的氫原子從n=l能級躍遷到n=2能級

【答案】AC

【解析】A.用頻率為13.06eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子，若處于基態(tài)的氫原子吸收了這種光子，則

能量為

Ei=(-13.6+13.06)eV=-0.54eV

氫原子將躍遷到〃=5能級，這些大量氫原子從〃=5能級再往低能級躍遷，將輻射出

種光子，故A正確;

B.氫原子從高能級w=5向低能級〃=3躍遷時，向外輻射光電子的能量為

￡2=[-0.54-(-1.5l)]eV=0.97eV

能級越低，電子離原子核的距離越近，電子做圓周運(yùn)動的動能越大，故B錯誤；

CD.當(dāng)一群從〃=4的能級的氫原子發(fā)生躍遷，直接躍遷到基態(tài)的氫原子將釋放最大頻率的光子，該光子

的能量為

￡，3=[-0.85-(-13.6)]eV=12.75eV

該光子照射逸出功為2.25eV的金屬鉀，出射光電子的最大初動能為

Ek=(12.75-2.25)eV=10.5eV

該光電子本質(zhì)上是電子撞擊過程，不一定能使基態(tài)的氫原子躍遷，故C正確，D錯誤。

故選AC。

三、非選擇題：共6小題，共54分，考生根據(jù)要求作答

11.1956年李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，吳健雄用累Co對此進(jìn)行了實驗驗證。次年,

李、楊兩人為此獲得諾貝爾物理學(xué)獎，器C。的衰變方程是：哭Cof^Ni+'e+k,其中心是反電子中微

子，它的電荷為零，靜止質(zhì)量被認(rèn)為是零。

(1)在上述衰變方程中，衰變產(chǎn)生的^Ni的核子數(shù)A是,核電荷數(shù)Z是o

(2)在衰變前方Co是靜止的，根據(jù)云室照片可以看出，衰變產(chǎn)物？Ni和的運(yùn)動徑跡不在同一條直線上,

如果認(rèn)為衰變產(chǎn)物只有吃Ni和,那么衰變過程將違反守恒定律。

【答案】6028動量

【解析】(1)口][2]根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，可知衰變產(chǎn)生的：Ni的核子數(shù)A=60,核電荷數(shù)

Z=27-(-l)=28

(2)[3]衰變前核靜止動量為零，衰變時不受外力動量守恒，若衰變產(chǎn)物吃Ni和4e的運(yùn)動徑跡不在一條直

線上，且衰變產(chǎn)物只有吃Ni和\e,那么衰變前后動量不守恒，違反動量守恒定律，

12.現(xiàn)代考古中可利用;4c的衰變規(guī)律測定古生物的年代，；4c衰變時放出________(填粒子符號)，并生

YI

成新核;"N。如圖所示為放射性元素;4c的衰變規(guī)律的示意圖(縱坐標(biāo)一表示的是任意時刻放射性元素的

原子數(shù)與=0時的原子數(shù)的比值），則該放射性元素的半衰期是年。若從某次考古時發(fā)掘出來的

木材中，檢測到所含;4c的比例是正在生長的植物中的80%,則該木材距今約年。

【答案】\e57001900

【解析】口］根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應(yīng)方程為

KWN+:e

⑵⑶活體中;4c含量不變，生物死亡后，（C開始減少，設(shè)活體中;4c的含量為，名,發(fā)掘出的木材中為機(jī)，

設(shè)（c的半衰期為T,則由半衰期的定義得

m=mQ?

則

當(dāng)f=T時

—=0.5

由題圖得半衰期

T=5700年

rj

當(dāng)一二0.8時

幾。

r=1900年

13.如圖表示了氮-222的衰變規(guī)律。?為衰變前氫-222的質(zhì)量，M為1時刻氫-222的質(zhì)量。

氯-222的衰變規(guī)律

請討論:

(1)如圖的縱坐標(biāo)表示什么？

(2)剩余未衰變原子核數(shù)w和圖中的根有什么不同？兩者有什么關(guān)系？

(3)氮-222的半衰期是多少？經(jīng)過7.6d和11.4d,分別有多少氮-222發(fā)生了衰變?

部分放射性元素的半衰期

原子核半衰期

65730a

nNa15h

a5.27a

5?I8.04d

37

【答案】(1)縱坐標(biāo)表示未衰變的原子核質(zhì)量與總質(zhì)量之比；(2)見解析；(3)3.8d；=；：

48

【解析】(1)由圖像可知，縱坐標(biāo)表示未衰變的原子核質(zhì)量與總質(zhì)量之比。

(2)剩余未衰變原子核數(shù)"是沒有衰變的氫-222原子核的總個數(shù)，而加為沒有衰變的氫-222原子核的總

質(zhì)量。故兩者的關(guān)系為：山等于，7與氫-222的原子核質(zhì)量的乘積。

(3)由圖可知，氨-222的半衰期是3.8d。

經(jīng)過7.6d,過了兩個半衰期，有

224

的氨-222發(fā)生了衰變。

經(jīng)過11.4d,過了三個半衰期，有

(EX

的氧-222發(fā)生了衰變。

14.杯的放射性同位素*Pu靜止時衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài)和a粒子，而鈾核激發(fā)態(tài)始U立即衰變?yōu)殁櫤?/p>

2sIU,并放出能量為0.097MeV的丫光子.己知：貫Pu、空U和a粒子的質(zhì)量分為根PU=239.0521U、mu

=235.0439u和ma=4.0026u,1u=1.6605x10-27kg,衰變放出的光子的動量可忽略。

(1)寫出核反應(yīng)方程；

(2)將衰變產(chǎn)生的和a粒子垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的同一勻強(qiáng)磁場，求寶U和a粒子圓周運(yùn)動的

半徑之比；

(3)求a粒子的動能(只列關(guān)鍵步驟的式子，不要求準(zhǔn)確計算)。

1m

【答案】⑴皆PU今鑿5u+Y+：He；(2)3；(3)4=-「E

~46ma+mu

【解析】(1)皆Pu.占u+》+；He

(2)衰變過程滿足動量守恒

Pv=Pa

帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動

V2

qvB=m—

R

解得

R=mv=JL

qBqB

gU和a粒子圓周運(yùn)動的半徑之比

RjJ_Qa___1

^■^~92-46

(3)核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損

Am=93923處理-u=

結(jié)合質(zhì)能方程AE=Amo?和能量守恒定律可知，核反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)化為粒子動能的總能量

E=A￡+Ez=5.1194MeV

即

E=石網(wǎng)+EK?

根據(jù)動能和動量的關(guān)系

2m

得

EKU_

EK。mu

則a粒子的動能

口m

Eka=——a2—E

ma+mu

15.原子激光制冷是一種利用激光使原子減速、降低原子溫度的技術(shù)。冷原子實驗中減速原子束流的塞

曼減速裝置如圖所示：一束與準(zhǔn)直后的原子束流反向傳播的單頻激光與原子發(fā)生散射，以達(dá)到使原子減

速的目的。原子和光子的散射后過程可理解為原子吸收光子、隨即各向同性地發(fā)射相同能量光子的過程。

單位時間內(nèi)一個原子散射光子的數(shù)目稱為散射速率是。當(dāng)原子的能級與激光頻率共振時，原子散射光子

的散射速率最大，減速效果最好。然而，在正常情況下，當(dāng)原子速度改變（被減速）后，由于多普勒效應(yīng),

原子與激光不再共振，造成減速暫停。塞曼減速裝置利用原子躍遷頻率會受磁場影響的特性（塞曼效應(yīng)：

原子的能級會受到外磁場影響，從而能級間躍遷所吸收的光的頻率也會受到外磁場的影響），利用隨空間

變化的磁場來補(bǔ)償多普勒效應(yīng)的影響，使原子在減速管中處處與激光共振，直至將原子減速至接近靜

止。

（1）考慮被加熱到350℃的4。長原子氣體，問準(zhǔn)直后（假設(shè)準(zhǔn)直后原子只有一個方向的自由度）的原子的

方均根速率%是多少？

（2）激光與對應(yīng)的原子躍遷共振時，原子對光子的散射速率為1=5.00x106$-、己知用于減速原子的激光

波長是670nm,問原子做減速運(yùn)動時的加速度。為多少？將具有方均根速率”的原子一直被激光共振

減速至靜止所需的距離是多少？

（3）不考慮磁場的影響，試計算激光頻率應(yīng)該比原子靜止時的激光共振頻率減小多少才能與以方均根速

率%（向著光源方向）運(yùn)動的原子發(fā)生共振躍遷？

（4）已知在磁場的作用下，原子對應(yīng)的躍遷的頻率隨磁感應(yīng)強(qiáng)度變大而線性變?。ㄈ?yīng)）

10

力（3）=%（3=0）+蛙式中，＞a^=-1.00xl0Hz/To假設(shè)在準(zhǔn)直管出口處（Z=0VK原子以均方根速

率%朝激光射來的方向運(yùn)動，同時假設(shè)在準(zhǔn)直管出口處（z=0）的磁感應(yīng)強(qiáng)度8為0.為了使原子在減速管

中（直至原子減速至接近靜止）處處被激光共振減速，需要加上隨著離準(zhǔn)直管出口處距離z而變化的磁場

來補(bǔ)償多普勒效應(yīng)的影響。試求需要加上的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B（z）與z的關(guān)系。己知普朗克常量

/?=6.626x10-34拄，玻爾茲曼常量心=1.38x10-23J/K,單位原子質(zhì)量la=IRxlO^kg。